JPH0424770B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転するデイスク状媒体上の同心円
若しくは螺旋状のトラツクに光源からの光を微小
な光スポツトとして照射し、ビツト、反射平の変
化等として情報を記録し、同様に記録された情報
を再生する光学的情報記録、再生装置の光学ヘツ
ドに関するものである。

近年、デイスク状の記録媒体（以下媒体と略記
する）の上に、同心円若しくは螺旋状に微小なピ
ツトの連続として記録された画像、音声等の情報
を光学的に再生する技術が進み、ビデオ・デイス
ク、デジタル・オーデイオ・デイスク等として実
用化されてきている。また同様な技術を応用し単
に再生のみならず記録も行ない、メモリに利用す
る光デイスク・メモリ装置の開発も進んでいる。
このような記録・再生が可能な光デイスク・メモ
リ装置は従来の磁気デイスク装置等に比べ、装置
が小型、軽量、高記録密度、長期保存の信頼性が
高い、等の利点が有り画像等のフアイル・メモリ
として期待されている。このような光デイスク・
メモリ装置では、最近ではガス・レーザに比べ小
型・高効率の半導体レーザ（Laser Diode以下
LDと略記する）を光源として用いる事が多く、
通常LDと収束光学系、情報信号及びサーボ信号
の検出系、及びサーボ信号に応じて光スポツトを
トラツク上に位置させるための微小変位のビーム
駆動手段を１つにまとめた光学ヘツドをトラツク
追跡の際の粗動を行なう変位量の大きなアクチユ
エータに乗せ情報トラツクの選択追跡を行ない情
報の記録、再生を行なつている。従つて、多くの
機能を併せ持つ光学ヘツドは記録媒体と共に光デ
イスク装置の性能を左右する重要な構成要素であ
る。

従来用いられているLDを用いた光学ヘツドに
は以下に述べるような問題が有る。まずその第１
の問題点につき説明する。従来の光学ヘツドでは
構成の簡便な事から１つのLDを光源として用い、
記録時には媒体上で媒体の記録しきい値より充分
高い光ピークパワーが得られるような電気パルス
によりLDを駆動し、再生時には記録しきい値よ
り充分低くかつSNRが確保出来るような光出力
レベルのCW動作でLDを用いている。しかしな
がらこのようなLDの用い方では (1) 記録直後の記録状態のモニタが不可能。

(2) 記録時には大出力のパルス動作があるから検
出系の飽和の影響を除くため低光出力のレベル
を設定し、更にその時にサンプル的にサーボ信
号を得るようにする必要が有り検出系が難し
い。

という欠点が有る。そのため記録、再生、制御等
を行なう光スポツトをそれぞれ別のLDのビーム
により形成し各機能を各ビームに分担させる複数
ビーム構成の光学ヘツドが考えられる。複数ビー
ム光学ヘツドのうちで最も基本的なものとして記
録と再生、サーボ信号の検出をそれぞれ独立なビ
ームで行なうダブルビーム・光学ヘツドがある。
以下では簡単のため複数ビーム・光学ヘツドの代
表としてダブル・ビーム光学ヘツドを考える。ダ
ブル・ビーム・光学ヘツドでは記録、再生用の光
スポツトは収束レンズに対し光軸上でほぼ同じ位
置に収束され、かつ記録直後のモニタを行なうた
め再生用スポツトは記録用スポツトより回転する
デイスクのトラツク方向に数μｍ〜数10μｍ遅れ
た場所に形成される必要がある。このようなダブ
ル・ビーム・光学ヘツドを得るための１つの方法
は光源であるLDをアレイ化する事であるが、現
状では光学ヘツド収束光学系の拡大倍率は１〜1/
２程度であるためアレイの素子間の間隔も数μｍ
〜数10μｍ程度にする必要があり、素子間の分
離、動作の干渉、放熱等に問題が有り、アレイ中
の素子の特性のバラツキにも問題が有る。従つて
何らかの光学系により２つのLDからのビームを
合波する必要がある。この際先に述べたように記
録用及び再生用スポツトは数μｍから数10μｍ程
度空間的に分離されている必要が有るため、記録
用及び、再生用ビームは１つの共通の対物レンズ
に入射しなおかつ２つのビームの光軸は平行であ
つてはならずある微小な角度だけ傾いていなけれ
ばならない。第１図のように収束レンズ１の焦点
距離をｆとし２つの平行なビームが微小角θだけ
互いの光軸が傾いて収束レンズ１にほぼ垂直入射
した場合を考えると、２つの光スポツト間の距離
△ｘは △ｘ≒ftanθ≒fθ と書ける。従つてｆ＝５mmとして△ｘ＝10μｍを
得ようとすればθ＝2mrad（〜0.1deg）程度にす
る必要が有る。従つて実際に複数ビーム光学ヘツ
ドを構成する際には複数のビームをこのような微
小角度だけ傾けて合波することが必要となり、そ
のための調整機構が必要となる。この合波の方法
としては (1) 位置若しくは角度の違いを利用する。

(2) ２つの異なる波長の光源を用い波長の違いを
利用する。

(3) 偏波の方向の違いを利用する。

等の方法が考えられるが系の小型化や検出系へ光
を導くための系を考えると(2)の波長の違いを利用
する方法が優れている。

次に、LDを用いた光学ヘツドの第２の問題点
について説明する。現在利用可能なLDで得られ
る最大出力は記録用としては必ずしも充分ではな
い。そのようなLDからしきい値を上げず可能な
限りの出力を得るためには、現状では発光部の形
状を大きくする方法が有効であり必然的に発光部
の形状が非等方的となる。現在利用可能な高出力
LDでは発光部の形状はアスペクト比２〜３程度
の楕円となつているものが多い。一万光デイスク
装置の収束部ではクロストーク、分解能等の点か
ら光スポツトの形状は等分であることが望まれて
いる。従つて充分な記録、再生特性を持つ光学ヘ
ツドを構成するためにはLDから得られる非等方
的なビームを等方に変換して収束する必要があ
る。そのための非等方→等万変換系としてはLD
の活性層に垂直若しくは平行な一方向のみを円筒
レンズ望遠系やプリズムの屈折を利用して拡大若
しくは縮小することにより等方ビームを得る方式
が知られている。この２つのうちでは系の小型化
を考えるとプリズムの屈折を利用する方法が優れ
ていると考えられる。

以上、述べたように、LDを用いた光学ヘツド
では充分な記録、再生特性を得るためには問題が
有りそれぞれについて解決策が考えられている
が、上記のこの問題をそれぞれ独立に解決しよう
とすると構成が非常に複雑になるという問題が有
る。本発明の目的はこの問題を除去し、比較的簡
単な構成で、収束部のビーム形状が等方な複数ビ
ーム光ヘツドを提供することに有る。

本発明は複数の異なる発振波長を有する半導体
レーザからのレーザ光を共通の収束レンズに所定
の微小角度だけ互いの光軸を傾けて略垂直入射と
なるように入射させ、デイスク状媒体上に空間的
に分離した複数の光スポツトを形成し、情報の記
録、再生を行なう複数ビーム・光学ヘツドに於
て、前記複数の半導体レーザからのレーザ光を
各々平行光化し偏光方向を一致させて合波し、合
波された光ビームの光路中に、入射面を偏光方向
に平行若しくは垂直に設定した分散性媒質による
プリズムを、プリズム透過後の前記合波された各
ビームの光軸間の為す角及び、ビームの断面形状
を所定の値になるように設置したことを特徴とし
たもので、以下本発明につき図面を用いて詳細に
説明する。

第２図は本発明に用いる分散プリズムの働きを
説明するための図である。図のように分散性ガラ
ス媒質（屈折率ｎ（λ）＞１）１３と空気１４の界
面に２つの波長λ₁、λ₂（λ₁＞λ₂）の成分を持つ巾
ｗの平行光１０が入射角θで入射する場合を考え
る。簡単のため反射光を除いて考えると、平行光
１０は波長による分散性ガラス媒質の屈折率の違
いによりそれぞれ波長に応じた屈折角θ₁，θ₂を持
つ２つのビーム１１，１２に分離される。またこ
の時、プリズム・アナモルフイクの原理によりそ
れぞれのビーム１１，１２の巾w₁，w₂は元の平
行光１０の巾ｗに比べ縮小される。つまりこのこ
とは光路を今と逆にとつて考えれば２つの波長
λ₁，λ₂の単色光を角度をつけて合波しプリズムに
入射させれば２つのビームの光軸を合わせ尚かつ
ビームの等方化のための一方向でのビーム巾の拡
大が可能であることを示している。今具体的な例
としてGaAlAs／GaAsLDを考えλ₁＝0.83、λ₂＝
0.78μｍとし、Ｆ−４と呼ばれる分散性ガラスを
考えるとｎ（0.83）＝1.6040、ｎ（0.78）＝1.6058と
なる。そこでアスペクト比２〜３程度の非等方度
を等方化するためλ₁＝0.83μｍのビームを入射角
70°で入射させ屈折角に於て、２つのスポツトを
10μｍ程度ずらすため0.1°程度の角度ずれを持た
せるようにするにはλ₂＝0.78μｍの光の入射角は
計算によれば70.56°程度とすればよい。つまり、
合波する際の２つのビームの角度差は収束レンズ
へ入射する際の0.1°に比べ0.56°程度に拡大される
ことになる。このため角度差が0.1°の場合に比べ
非常に小さな距離で２つのビームの空間的に完全
な分離が出来ることになる。しかもこの際ビーム
巾も一方向に拡大されるため同時にビームの等方
化が可能となる。またプリズムの媒質を適当に選
ぶことにより完全に光軸が一致した異なる２つの
波長の単色光のビームに対し、ビームの等方化と
収束点での光スポツトの分離に必要なビームの角
度差を同時に得ることも出来る。本発明はこのよ
うな原理にもとづくもので非常に簡単な構成で収
束部でのビーム形状が等方な複数ビーム・光学ヘ
ツドが得られる。以下本発明の実施例につき、図
面を用いて説明する。

第３図は本発明による光学ヘツドの１実施を示
すための図である。異なる２つの発振波長を有す
る半導体レーザ２１ａ，２１ｂからの放射レーザ
光２２ａ，２２ｂはそれぞれコリメータ・レンズ
２３ａ，２３ｂにより平行光化されコリメート光
２４ａ，２４ｂとなる。ここでは説明の便のため
２１ａを発振波長0.83μｍの記録用、２１ｂを
0.78μｍの再生用のGaAlAs／GaAsLDとして考
えることにする。２つのコリメート光２４ａ，２
４ｂを偏光方向（活性層に平行な方向）を一致さ
せ、かつ活性層に平行な面内で光軸が互いに角度
を為すように合波し、２つのコリメート光２４
ａ，２４ｂが重なつた部分に分散性ガラスから成
るプリズム２５を設置する。この時プリズムでの
入射面はLDの活性層と平行にとる。このような
配置にすれば先に原理的に説明したように２つの
コリメート光２４ａ，２４ｂの光軸の為す角を
0.56°程度とればプリズム２５による屈折光２６
ａ，２６ｂの光軸の為す角は0.1°程度となり光学
ヘツドに於ける２つの分離したスポツトが形成す
るのに好適となる。プリズム２５による屈折光は
順次偏光ビーム・スプリツタ２７、λ／４板２
８、反射鏡２９、を通り収束レンズ３０に入射
し、２つの分離したスポツトをデイスク状媒体３
１のトラツク３２上に形成する。デイスク３１か
らの反射光は収束レンズ３０、反射鏡２９、λ／
４板２８を通り偏光ビーム・スプリツタ２７によ
り検出系（図示せず）に導かれる。この構成では
プリズム２５の働きにより合波する際の２つのビ
ームの光軸の為す角を収束レンズ３０への入射時
の0.1°に比べ非常に大きくとれるためコリメー
タ・レンズ２３ａ，２３ｂとプリズム２５の間の
距離を大巾に短くすることが出来ビームの等方化
にも１つのプリズムを用いるだけなので非常に構
成が簡単になる。しかも、ビームの等方化も為さ
れているため記録、再生の特性も充分に高いもの
が期待できる。

第４図は本発明による光学ヘツドの第２の実施
例を示すものである。ここではLD２１ａ，２１
ｂからのレーザ光２２ａ，２２ｂをコリメータ・
レンズ２３ａ，２３ｂにより平行光２４ａ，２４
ｂとし今回は干渉フイルタにより完全に光軸及び
偏光方向を一致させて合波する２つのLDの発振
波長として0.78、0.83μｍを用いていれば、干渉
フイルタにより大きな損失なしに合波が可能であ
る。この合波された光をプリズム２５に入射面と
偏光方向（LD活性層と平行）が一致するように、
斜入射させる。その結果プリズム２５による屈折
光２６ａ，２６ｂはビーム巾が拡大され尚かつリ
ズム２５の分散性により互いの光軸が微小な角度
を為すように形成できる。この場合、プリズム２
５の媒質の分散性は第１の実施例の場合程大きく
なくてもよい。プリズム２５による屈折光２６
ａ，２６ｂは第１の実施例の場合と同様、偏光ビ
ームスプリツタ２７、λ／４板２８、反射鏡２９
を通り収束レンズ３０によりデイスク状媒体３１
上のトラツク３２に２つの分離した光スポツトを
形成し、情報の記録、再生が行なえる。

この構成によれば干渉フイルタ４０により合波
を行なう際に２つのビームの光軸を完全に一致さ
せれば良いので微小な角度をつけなければならな
い場合に比べ調整が容易となる。また、対物レン
ズへの入射の際の２つのビームの為す角の調整及
びビームの等方化を一つのプリズムで行なえるの
で構成が非常に簡単となる。

ここで示した実施例ではLDとしてλ＝0.78、
0.83μｍのGaAlAs／GaAsLDを用いた例を示し
たが、２つの波長に充分な差があればこの波長に
限定される訳ではなく、現在開発されている更に
短波長のLDも用いることが出来るのは言う迄も
ない。また目的に応じて３本以上のビームを用い
る複数ビーム光学ヘツドとする場合にも本発明が
適用可能なことも明らかである。

以上詳細に説明したように本発明によれば比較
的簡単な構成でかつ収束部のビーム形状が等方な
複数ビーム・光学ヘツドが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は記録、再生用の光スポツトの分離を説
明するための図、第２図は本発明に用いる分散プ
リズムの働きを説明するための図、第３図、第４
図は本発明による複数ビーム光学ヘツドの実施例
を示す図である。 図に於て、１，２３ａ，２３ｂ，３０はレン
ズ、１０，１１，１２，２２ａ，２２ｂ，２４
ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂ，はレーザ光、１３
は分散媒質、１４は空気、２１ａ，２１ｂは半導
体レーザ、２５はプリズム、２７は偏光ビーム・
スプリツタ、２８はλ／４板、２９は反射鏡、３
１はデイスク、３２はトラツクである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の異なる発振波長を有する半導体レーザ
   からのレーザ光を共通の収束レンズに所定の微小
   角度だけ互いの光軸を傾けて略垂直入射となるよ
   うに入射させ、デイスク状媒体上に空間的に分離
   した複数の光スポツトを形成し、情報の記録再生
   を行なう複数ビーム・光学ヘツドに於て、前記複
   数の半導体レーザからのレーザ光を各々平行光化
   し偏光方向を一致させて合波する光学系を備え、
   合波された光ビームの光路中に入射面を偏光方向
   に平行若しくは垂直に設定した分散性媒質による
   プリズムをプリズム透過後の前記合波された各ビ
   ームの光軸間の為す角及び、ビームの断面形状を
   所定の値になるように設置したことを特徴とする
   複数ビーム・光学ヘツド。